Оптимальное проектирование индуктора для поверхностной закалки цилиндрических заготовок на основе численной двумерной модели

В современном промышленном производстве широко используется индукционный нагрев заготовок перед последующими операциями пластического деформирования и в процессах их термической обработки, что обусловлено рядом существенных технологических преимуществ этого вида электротермического нагрева по сравнению с иными конкурентоспособными технологиями. Для повышения эффективности применения промышленных установок индукционного нагрева металла и совершенствования режимов их работы необходимо ориентировать исследования на углубленный поиск новых проектных решений по оптимизации конструктивных параметров нагревателей и алгоритмов управления процессами нагрева. Основной целью представленных исследований является оптимальное проектирование индукционной установки, обеспечивающей получение максимально равномерного распределения температуры в закаливаемом поверхностном слое заготовки в конце процесса нагрева. Сформулирована задача оптимального проектирования индуктора для поверхностной закалки стальных цилиндрических заготовок, которая решается на основе альтернансного метода параметрической оптимизации систем с распределенными параметрами. В качестве оптимизируемых параметров рассматриваются конструктивные параметры нагревательной системы, к которым относятся геометрические характеристики индуктора и ток источника питания. Для описания системы «индукционный нагреватель – заготовка» в программном пакете FLUX разработана численная двумерная модель взаимосвязанных электромагнитных и температурных полей в процессе индукционного нагрева. Приведены результаты численного решения задачи оптимального проектирования и их анализ